热氧化交联对PPS膜性能的影响
发布时间：2021-06-17 11:00
为了解决聚苯硫醚（PPS）膜通量低、截留率低、力学性能差以及在极性溶剂中易溶胀等问题,提出在200～260℃不同温度空气气氛下进行不同阶段热氧化交联来提高PPS膜的应用性能。结果表明:在260℃处理后,成膜后热氧化的PPS膜纯水通量增加到129.74 L/（m2·h）,但是对牛血清蛋白（BSA）的截留仍维持在62%,这说明热氧化交联致使PPS膜表面出现熔融,微量溶剂的二次蒸发形成了更多的孔;而成膜前热氧化的PPS膜纯水通量和截留率都发生改变,分别为78.72 L/（m2·h）和98.73%;同时,通过在高温空气中独立的聚合物链的热氧化交联形成具有网络结构的PPS聚合物,PPS膜的机械性能都有提高,成膜前热氧化的PPS膜的拉伸强度从1.71 MPa提高到4.48 MPa;交联后的PPS膜在极性溶剂中表现出优异的耐溶胀性能。由此得出热氧化交联能够快速提升PPS分离膜的应用性能。
【文章来源】：天津工业大学学报. 2020,39(06)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同阶段热氧化PPS膜和PPS膜的XPS图
由表1可见，热氧化交联后O元素质量分数有较大的提升，分别达到18.62%和19.88%，而S元素相对应的都有损失，但是OPPS膜-260损失较多，有可能是热氧化PPS颗粒树脂后，在制备铸膜液时，溶液粘稠度增大，在制备分离膜过程中，部分会沾到三口烧瓶上，相应地会损失一部分。为了确定在引进O元素后基团的形成，通过XPS分峰软件拟合，热氧化交联PPS膜中的氧元素出现3个特征峰，每个峰值对应的结构单元如图2所示。由图2可知，PPS在热氧化交联过程后，聚苯硫醚部分结构单元发生变化，形成了新的基团—SO2—、—SO—、—C—O—C—。聚苯硫醚分子链之间发生连接，形成交联网络结构。从XPS元素分析来看，在氧化过程中，除了新基团生成还伴有部分SO2生成从而造成硫元素流失。这也说明在低于聚苯硫醚树脂熔点下热氧化交联会发生氧化、交联、脱硫。
由图3可知，成膜后热氧化交联PPS膜后，PPS膜-260上表面形成了更多的孔，这是因为高温诱导致使PPS膜中微量溶剂蒸发，致使上表面出现熔融，膜的结构发生变化，二次致孔，而截面和下表面变化不大。而OPPS膜-260上表面孔比较致密，断面结构没有变化，下表面树脂结构不明显，由于分子链缠结严重，孔相应的变小。膜的孔隙率和厚度的变化如表2所示。由表2可知，热氧化交联后，PPS膜的孔隙率都有所下降，这是因为热交联使得粘度增大，分子链运动变慢，阻碍了膜内部稀释剂分子之间的碰撞，使得膜的孔径减小，孔隙率也随之降低，连通性变差。同时，也可以看出OPPS膜-260的厚度要大于PPS膜-260的厚度，这也说明成膜前热氧化要比成膜后严重，分子缠结更严重些，致使铸膜液粘稠度大，不易铺散均匀，造成膜的厚度相对比较大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]NON-ISOTHERMAL CRYSTALLIZTION KINETICS OF POLY（PHENYLENE SULFIDE） WITH LOW CROSSLINKING LEVELS[J]. Fang-li Lou,Yi Xu,Huan Pang,Yan-hui Chen,Jia-zhuang Xu,李忠明,Ai Lu. Chinese Journal of Polymer Science. 2013(03)
[2]强碱溶液环境下混凝土力学性能试验研究[J]. 范向前,朱海堂,胡少伟,张启明. 华北水利水电学院学报. 2013(01)
[3]聚苯硫醚热交联特性研究进展[J]. 刘艳伟,芦艾,杨海波. 高分子通报. 2012(08)
本文编号：3235068
【文章来源】：天津工业大学学报. 2020,39(06)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同阶段热氧化PPS膜和PPS膜的XPS图
由表1可见，热氧化交联后O元素质量分数有较大的提升，分别达到18.62%和19.88%，而S元素相对应的都有损失，但是OPPS膜-260损失较多，有可能是热氧化PPS颗粒树脂后，在制备铸膜液时，溶液粘稠度增大，在制备分离膜过程中，部分会沾到三口烧瓶上，相应地会损失一部分。为了确定在引进O元素后基团的形成，通过XPS分峰软件拟合，热氧化交联PPS膜中的氧元素出现3个特征峰，每个峰值对应的结构单元如图2所示。由图2可知，PPS在热氧化交联过程后，聚苯硫醚部分结构单元发生变化，形成了新的基团—SO2—、—SO—、—C—O—C—。聚苯硫醚分子链之间发生连接，形成交联网络结构。从XPS元素分析来看，在氧化过程中，除了新基团生成还伴有部分SO2生成从而造成硫元素流失。这也说明在低于聚苯硫醚树脂熔点下热氧化交联会发生氧化、交联、脱硫。
由图3可知，成膜后热氧化交联PPS膜后，PPS膜-260上表面形成了更多的孔，这是因为高温诱导致使PPS膜中微量溶剂蒸发，致使上表面出现熔融，膜的结构发生变化，二次致孔，而截面和下表面变化不大。而OPPS膜-260上表面孔比较致密，断面结构没有变化，下表面树脂结构不明显，由于分子链缠结严重，孔相应的变小。膜的孔隙率和厚度的变化如表2所示。由表2可知，热氧化交联后，PPS膜的孔隙率都有所下降，这是因为热交联使得粘度增大，分子链运动变慢，阻碍了膜内部稀释剂分子之间的碰撞，使得膜的孔径减小，孔隙率也随之降低，连通性变差。同时，也可以看出OPPS膜-260的厚度要大于PPS膜-260的厚度，这也说明成膜前热氧化要比成膜后严重，分子缠结更严重些，致使铸膜液粘稠度大，不易铺散均匀，造成膜的厚度相对比较大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]NON-ISOTHERMAL CRYSTALLIZTION KINETICS OF POLY（PHENYLENE SULFIDE） WITH LOW CROSSLINKING LEVELS[J]. Fang-li Lou,Yi Xu,Huan Pang,Yan-hui Chen,Jia-zhuang Xu,李忠明,Ai Lu. Chinese Journal of Polymer Science. 2013(03)
[2]强碱溶液环境下混凝土力学性能试验研究[J]. 范向前,朱海堂,胡少伟,张启明. 华北水利水电学院学报. 2013(01)
[3]聚苯硫醚热交联特性研究进展[J]. 刘艳伟,芦艾,杨海波. 高分子通报. 2012(08)
本文编号：3235068
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